一、云计算与智慧校园概述
1.云计算的概念与特点
云计算是一种基于web的服务，通过整合、管理、调配分布在网络各处的计算资源，以统一的界面同时向大量用户提供服务。它有两个层次的含义，即云平台和云服务。云平台是指提供资源的网站，具有动态扩展性。云服务是指基于抽象的底层基础设施，可以弹性扩展的服务。云计算由三个架构组成，分别是：IaaS(基础架构即服务)、PaaS(平台即服务)、SaaS(软件即服务)。它的作用原理是，将计算任务分配到大量的分布式计算机上，最后将计算结果输出到本地计算机上。这使得学校能够轻松地获取经过云计算平台处理的信息资源。将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。云计算的三个架构、相关厂商以及服务产品如图1所示。
2.智慧校园概述
什么是智慧校园?智慧校园中的校园卡可应用于统一的门禁管理，掌握公用房的使用情况，并与科研团队的绩效挂钩。提高办学资源的利用率。应用物联网等技术可以实现人员定位、食品溯源等新型服务。浙江大学信息中心负责人说：“未来的校园巡更将会是：应用物联感知、无线互联技术，安保巡更人员手持无线通讯装置，身配摄像头，哪里出现了异常，就可以实时捕捉哪里的‘现场’，并根据需要把它同步传回控制室或者各级决策领导的桌面。这样的巡更处理就变成了一种一体化、全方位的智能应对系统。”
南京邮电大学智慧校园的建设思路是以物联网为基础，以各种应用服务系统为载体而构建的教学、科研、管理和校园生活为一体的环境。这种环境是一种新型智慧化的环境，利用先进的信息技术手段使得人们能快速、准确地获得校园中人、财、研、管业务过程中的信息。同时通过综合数据分析为管理改进和业务流程再造提供数据支持，使学校教育信息化、决策科学化和管理规范化。通过云计算与物联网技术的融和，使校园管理智慧化、信息化。通过应用服务的集成与融合来实现校园的信息获取、信息共享和信息服务，从而推进智慧化的教学、智慧化的科研、智慧化的管理、智慧化的生活以及智慧化的服务的实现进程。
在高校智慧校园的应用中，一些大学校园、政府部门和企业进行体验推广手机一卡通，用来实现身份识别、刷卡消费、银行结算、信息服务等“一卡通”应用。用手机代替学生证、就餐卡等各种证件，实现身份识别。只要手机在手，就可以实现电子钱包的功能，就可以实现刷机消费，就可以实现银行结算还有信息服务以及校园学习空座位查询。还可以用手机代替学生证等实现身份识别，以手机作为信息服务终端，与学校图书馆、机房、教学、科研、学籍、人事、财务等相关信息系统链接，通过短信、手机上网等多种形式，实现校园各类信息通知、查询和互动，为学校师生员工的学习、工作和生活提供全方位的综合信息服务。同时，在与互联网相连的个人计算机上也能查询到很多相关信息。
智慧校园有三个方面的特征：一是为智慧校园的师生提供一个全面的信息服务平台，这种服务很个性化，是基于师生各自角色的个人化的一些定制服务；二是把这种基于云计算与物联网的信息服务引入到各种领域与服务，实现了信息交流中的互联、共享和协作；三是通过基于物联网的智慧校园感知环境和综合信息服务平台，为学校和外部世界提供一个相互交流和感知的接口。
二、云计算与智慧校园构建
云计算在应用方面有自身的特点，给智慧校园的建设带来便利。
1.给教育注入新血液
在智慧校园中可以利用云计算的特点，合理地利用软、硬件资源以及各地的教育信息和教学服务。比如：在中国有很多欠发达地区，可以通过云计算网络实现全国教育信息和资源的共享，为教育的发展提供更强大的动力。解决短期内无法解决的落后地区资源匮乏的问题。由此可见，云计算平台也能够更好地为智慧校园服务，给教育事业注入了新鲜血液。
2.最大幅度地减少资源重复建设
传统的远程教育系统由于各自属于不同的单位，所以，在很大程度上资源只能各自建设，很少能做到资源共享，由此造成大量资源重复建设。基于云计算的远程教育系统可建立全国统一的系统，各地的远程教育中心进行统一部署建设资源，有效地避免了资源重复建设。智慧校园的各种信息都可以很便捷地在云计算平台中得到存储。
3.资源共享和就近访问原则
智慧校园可以通过云计算平台实现高效的资源共享。资源共享使智慧校园的搭建更加流畅化。智慧校园的使用者无需知道资源在哪里，云计算平台的服务器能够统筹管理全部的资源，通过资源列表就可以提供最合理的服务。使用起来不再受地域、时间的限制。对于智慧校园平台的资源访问者，系统可以自动分析IP、确定路由，寻找离他最近的资源并建立好连接，提供最快最好的访问。云计算平台的服务器因此能够减少更多的时间和空间更加灵活地工作。
4.结构灵活性
不同用户用不同的基于云计算平台的智慧校园都无需做功能上的定制，不用再独立部署就可以提供灵活的自定义功能。组织机构、工作流程、文件管理体系和访问权限等均可由用户自定义，这样就可以使基于云计算的智慧校园系统满足不同学校的教学需求。系统还可方便地进行调整，以支持单位的变化与发展，达到按需使用和随处可用；如果用户数大量增加了，仅需增加硬件设备的数量，就可以支撑应用规模的增长。
5.成本低廉
基于云计算的智慧校园系统不再要求高性能的服务器，这朵“云”由各地普通的服务器组成来提供高性能的服务，节约了大量的硬件投资。云的出现使智慧校园的建设不再负担高昂的数据中心管理成本。云系统中资源的利用率也比传统的系统大幅提高。云计算平台给智慧校园系统的建设带来便利。
三、基于云计算的智慧校园信息资源管理策略
基于云计算的智慧校园信息资源经由云计算平台进入用户的电子终端设备中，使用户能够将更多的精力和开销投入到一些逻辑类的事物上。而这些运用数据库、程序编辑而成的信息资源，就是我们常说的虚拟资源，比如：网上图书馆、网上商城等。云计算平台所能提供的服务质量就取决于对虚拟资源的管理。因此，基于云计算的智慧校园的信息资源管理策略具有很强的虚拟化。首先，
耍收集虚拟资源，然后对虚拟资源进行划分，以后再对虚拟资源进行预留以及调度(借入／借出调度)，来实现对虚拟资源的分配，确保用户对虚拟资源使用的有效性，从而实现资源的最大优化。
虚拟资源划分策略，是将基于云计算技术平台的具有相同特性的信息资源分组，用一个四元组G(Gname，Glist，Gunit，Gdoes)来描述，其中Gname为分组名字，Glist为分组中的一组数组主机，Gunit为可调度单元(slot)U，Gdoes为分组描述，通过分组G可以知道一个分组提供哪些特性及有多少可用虚拟资源。
虚拟资源预留及调度策略是为了能够为用户的复杂应用需求在特定的时间内提供所需的资源。资源预留的最基本的操作是，给特定的用户在指定时间内预留单位个指定的资源。但这样的后果是降低了资源的利用率，用户预留请求拒绝数也不断增多。为了预防这种现象可运用对消费实体的借入／借出调度，解决预留资源利用率降低和预留资源负载的问题。
借入／借出调度策略就是根据租借机制实现应用程序对私有的可调度单元(slot)进行租借。权衡受益和资源利用，以及考虑运行阶段应用程序私有的可调度单元(slot)有可能空闲，因此，可以利用空闲的可调度单元(slot)去协助完成其他的任务。
四、基于云计算的智慧校园信息资源共享
1.信息资源处理模型
为了使用户轻松地享受云计算带来的信息资源共享服务，可以利用Mapl~educe分布式调度模型来实现。如图2所示，MapReduce分布式调度模型把要解决的问题分解成Map(映射)和Reduce(化简)的方式。各种基于物联网的信息经过数字化转变后先通过Map将数据切割成不相关的区块，分配(调度)给大量计算机处理达到分布式运算的效果，再通过Reduce程序将所有的结果整合，最后输出需要的结果。
MapReduce的具体实现是指定一个Map(映射)函数，把键值对(Key／value)映射成新的键值对(key／reduce)，形成一系列中间形式的key／value对，然后把它们传给Reduce(化简)函数，把具有相同中间形式key的value合并在一起。用Map过程把数据用映射函数规则分开，而Reduce则把分开的数据用化简函数规则合在一起。Map是个分的过程，而Reduce是个合的过程。这样各种类型的消息在云计算平台被分解传送，最后被传送到用户那里。云计算与传统的应用模式相比，具有高性价比、超强的计算和存储能力、虚拟化管理等优点，因此，有理由相信将云计算应用于智慧校园的建设是可行的。各种信息资源之间的共享与信息交流需要通过云计算技术来权衡。
2.智慧校园信息共享云服务模式
智慧校园的信息服务具有很好的效益，但是不足的是没有好的数字资源公共平台，各种类型数据库资源之间共享能力较低。有些资源就无法最优化利用。高校资源共享云服务结构模型为此类问题的解决提供了参考方法，如图3所示，云计算可以为智慧校园建设提供一个服务方案，银行、城市、图书馆、学校等可以通过云计算网络建立一个统一的接口，这些用户可以通过这样的统一接口进入数据库资源，获取所需的信息。而学校的图书馆可以将各种各样的资源上传到“云”中，让不同的用户分享。高校代表、数据库服务商、政府部门代表组成一个云委员会掌握着云计算网络，它的职责是负责制定服务协议、管理日常运营、推广服务市场。因此，智慧校园利用类似高校资源共享云服务结构进行信息资源的共享具有可行性。
关键词：教育信息化；智慧校园；云计算；物联网
中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044（2016）11-0139-02
教育信息化经过近年来的不断发展与演变，衍生并积累了许多新情况与新问题，外部环境的发展与演进越发活跃，一些新理念和新技术也随之涌现出来。当前的教育信息化在发展过程中已将社交化、个性化、开放化、智能化等特点较为清晰的呈现出来。数字校园为智慧校园所替代也成为当前教育信息化发展的主要趋势。
1智慧校园及其特征
智慧校园这一概念的产生晚于智慧城市与数字校园，物联网、云计算、社交网络与移动技术等新兴技术的发展与应用为智慧校园的产生创造了较多的实现手段与良好的外部环境。智慧校园的建设理念是“以服务为核心，以管理为支撑”，能够完成科学决策、管路逻辑、信息交换、资源组织、智能感知等工作。其终极目标就是通过与高校校园活动进行“深度融合”，为用户提供良好的服务。从根本上来看，智慧校园应用于校园信息化建设更受到校园管理部门的青睐，就目前的实际需求情况来看，有效建设智慧校园不应只对物联网技术进行应用，而应该对更多的新技术加以应用与融合，从而对应用与服务进行有效的突出。从高效的信息化建设目标来看，智慧校园在实质上是对“以人为本”的理念的继承与发展创新。
智慧校园的内涵形象化、具体化的实现形成了其基本特征，主要包括以下几点：
（1）能够较为灵敏的对现实环境中的人或事物进行感知，然后依据建立好的模型，较为准确地预测出服务对象的一般规律和发展趋势。
（2）通过对高速多业务的网络体系加以应用，来实现及时传递各类数据与消息的目的，最大程度的消除时空的限制。
（3）最大程度的对信息化平台进行有效整合与集约化利用，从而充分体现出信息资源的优化存储与良好组织。
（4）以“大数据”理念为依据，实现信息资源的推荐与挖掘，并由此实现智能化的决策与管理。
（5）真正意义上建设起开放的、多维度的学习空间与科研空间，并将进一步建立具备有利于多模式的学习环境与科研环境作为下一阶段的发展目标。
2智慧校园的关键技术
2.1环境感知与物联网
目前传递物联网信息的主要平台依旧是网络，但物联网为网络终端增加了一些信息感知与处理功能。感知技术一般包括激光扫描、红外感应与视频监控。与传统意义上的人到终端的网络所不同的是，物联网可以有效实现人与人、物与物之间的定位、结合识别、管理、监控功能为一体，充分提现智慧校园特有的“智能化”优势。
2.2云平台对教育资源的组织与整合
通过将教育教学资源与云平台进行有机整合，更有利于实现教育教学资源的整合与共享，从而实现教育资源分布不均、更新速度慢、共享难度大等问题的有效解决，更好的实现教育资源的均衡化发展。以往的数字校园的主要任务是实现教育资源的初步整合与静态组织，往往会受到平台限制作用的影响，资源整合更多的表现为物理储存，但资源本身对逻辑上的关联性的体现较为缺乏。
2.3移动互联与应用
移动互联技术从本质上来说主要包括自组织网、4G、Wifi等接入技术，而移动互联可以有效突破高校校园中网络接入时受到的有线网络的限制，充分体现了智慧校园的“开放化”特征。同时，无线网络支撑下的智慧校园移动互联环境具有自身的优势，其特点主要扩展、融合、高速、规模。与传统网络所不同的是，移动网络的接入终端还具有多样化的特征。
2.4学习协作及社交网络
我们通常将社交网络定义为社会化或具有社会性的一种网络服务，是一种方便人际交往的网络服务手段，具有虚拟化的特征。当前信息技术不断发展的潮流之一就是社交网络，它已经成为了促进互联网发展的一个关键性因素。与此同时，社交网络还具有成本低廉、开放性强的优势，是高校大学生们展现个性、对社会实体关系进行维系、表达利益诉求的首选方式之一。
从应用涵盖面上来看，智慧校园将数字校园的所有应用都包含在内的同时，还通过新技术的增加与融合实现为用户提供个性化服务的目的，例如，学生可以通过智慧校园完成作业下载、网络选课等基本操作，学校可以依据课表对学生的上网时间与访问内容进行限制。还可以对学生的学习行为进行分析，与其他同学的相关学习数据相比较，按照教育学的基本原理，为学生创建有效的学习方案，并将具有针对性与系统性的学习方案推送给学生。
从整体规划上来看，智慧校园主要包括智能化设计学校活动、个性化推送资源、决策辅助、展现决策的各项数据、移动使用各类业务系统、建立数字校园基础平台、融合学校各种数据等主要内容。
从架构上来看，其架构与物联网基本相似，但其决策层与数据层是物联网所没有的，具体可以分为决策层、应用层、数据层、通信层、感知层。
3云计算与物联网在智慧校园建设中的应用前景
3.1云计算在智慧校园建设中的应用前景
云计算平台在智慧校园当中的应用主要包括基础设施、平台、应用三个层次。其中，基础设施层又包括服务器、存储系统及网络系统等重要硬件部分。平台能够为用户提供服务器租用与虚拟硬件资源等服务，其中包括数据管理、用户认证与授权等。开发平台及中间件、数据库共同构成其平台服务系统。智慧校园的中心是软件服务层，其所有的教育信息均存在于该层次。在未来的智慧校园建设过程中，云计算将会发挥不可小觑的作用，以学生实验为例，在整个教学过程中，实验对于提高学生的自主操作能力、发现新领域、获取新知识有着重要作用。但学校实验室不会每天开放，更无法为每个学生提供随时做实验的机会，学生无法拥有属于自己的实验室。针对这个问题，云计算平台能够利用资源共享与远程桌面的方法，为学校师生提供访问云平台的客户端系统，使其体验到高速运行与海量存储的便利，从而为每位师生提供一个属于自己虚拟实验室。在建设虚拟实验室的环节中，需要首先建设好实验室的环境，搭建出一个完整的虚拟化资源池，以自动化的方式对资源申请、监控与回收进行操作，学校师生可以随时利用虚拟桌面远程访问虚拟实验室。
3.2物联网在智慧校园建设中的应用前景
智能感应是物联网最主要的特征及优势，智慧校园通过应用物联网技术能够对学生安全、教学活动、教学资源、校园生活等进行有效管理，有利于创建和谐、智能、便捷、高校的校园环境。而物联网在智慧校园当中的应用主要包括三个方面，分别是校园生活、教学管理与安全防卫。其中，物联网在发挥教学管理的作用时，管理内容主要包括智慧图书馆、自动考勤管理、智慧课程等；在校园生活方面，其作用机制主要包括智能浴室管理、智能宿舍管理、智能食堂管理；而在安全防卫方面，物联网发挥的作用则更为重要，它能够为校园的安全防卫提供技术支持，弥补了当前校园中安全防卫不足的弊端，通过传感设备对学校情况进行全方位的掌控，当发现安全问题时，设备能够自动报警，有利于学校安保人员对安全隐患进行及时处理。
4结束语
教育信息化是一个广泛而深刻的命题，在当前的各所高校中受到广泛关注，然而教育实现信息化并不是一蹴而就的，需要一个漫长的发展过程，并且在这个过程中，教育信息化遵循着一定的规律及路径，阶段性是其主要特征。相关研究认为，初始、应用、控制、结合、数据管理、数据成熟是信息化发展的六个必经阶段。而教育信息化的进程则包括起步、运用、发展、创新四个主要阶段，各个阶段之间有着相互关联、依次递进的关系，外部环境与实际需求的变化会使信息化持续推进至更高阶段，且各个阶段之间不存在隔断与超越现象，这是教育信息化发展的基本规律。
通过应用云计算与物联网技术服务广大师生的智慧校园有利于高校校园绚丽多彩的校园文化的创建，方便高校师生的生活、学习与工作。当前正处于智慧校园的建设初期，在不久的将来，智慧校园会逐步取代数字校园，成为教育信息化发展的主要方向。
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关键词：智慧校园；技术架构；应用
在知识社会创新2.0环境下，智慧校园以新一代信息网络技术为支撑，以物联网、云计算、大数据管理、智能化装备为工具，以全面透彻的感知、宽带泛在的互联、智能融合的应用以及以人为本的创新为核心理念，实现教育资源的广泛共享、教学管理的自动运转、科研项目的智能支持、校务管理的制度优化、服务支撑的智慧响应、校园文化的慧智融合，达到智慧教育的终极目标。智慧校园的建设以知识承载、传播和创新为主旨，面向学生、教师、管理人员、服务人员以及外部实体等五类功能性主体，借助信息网络平台，达到人、财、物之相关信息与教育目标的智慧融合。
1高职院校智慧校园的技术架构设计
1.1技术构成
（1）数据存储技术。数据存储技术是智慧校园的基础技术，没有记忆就没有智慧，没有数据存储就没有智慧校园的功能特点。按照数据的稳定性，数据划分为静态数据和动态数据。静态数据是指在较长的时间内不变的数据，例如，资产信息、个人信息等。
（2）数据处理技术。数据处理技术以软件应用系统为基础，包括数值计算、知识转换、事务处理、报表分析、统计查询、文本处理、图像处理、传感信息处理、模拟仿真等诸多功能。智慧校园通过数据处理提供智能服务。
（3）数据传输技术。数据传输技术实现知识流、资金流、状态流、管信流等的融合和集成。宽带网络是数据传输的主要通道，配合无线wifi、移动3G/4G网络，实现网络全天候的服务支撑。
（4）权限和安全管理技术。系统安全和稳定是智慧校园正常运转的基础。信息高度集成和共享需要动态、完善的权限管理和数据安全技术的支持。基于角色的权限管理具有较好的灵活性和通用性。数据结构中植入权限或身份的数据选项有助于动态权限管理。
（5）云平台技术。云平台是大型或超大型组织系统建设的新型模式，实现装备资源、知识资源、计算资源、应用服务资源的集成。云平台服务对象包括用户（领导、教师、学生、教工）、内部组织（学部、学院、教研室和研宄所、职能部门、服务部门）、外部组织和个人、社会化智慧教育服务对象等。
（6）专用设备信息集成技术。智慧校园的泛在感知依靠专用设备的传感器和信息系统反馈信息。读卡器、无线射频技术、视频监控技术、图像识别、智慧讲台、智慧教室等都要采用状态传感装置或信息系统反馈状态信息。状态信息集成技术是智慧化的重要基础。实时反馈决策、应答智能管理和服务，专用设备信息集成技术是不可或缺的。
1.2SPOADA模型
智慧校园建设以信息采集、信息处理、信息存储、信息使用为核心技术特征，主要结构要素包括静态和过程数据库（Static&ProcessDataBase）、指令和数据（OrderandData）的传送、权限配置（AuthorityAssignment）和数据审核（DataAudit）。如图1所示，智慧校园的结构模型定义为SPOADA模型，S，P分别表示状态和过程数据库，O，A分别表示指令及其嘞蘅刂疲D，A分别表示数据及其审定。
2高职院校智慧校园的应用
在智慧校园理论构建和技术研究的基础上，全面、系统地展开智慧校园的规划和设计。
2.1知识管理系统
知识管理系统是智慧校园建设的核心系统。根据知识循环模型，智慧化的知识管理系统主要实现知识的存储、传播，并为知识的创新服务。知识管理系统涉及高职院校的教学、科研以及学术交流等日常工作。知识管理系统是智慧教育的基础，不仅服务于在校师生，也能够面向社会开放服务于公众。
（1）知识存储。结合智慧图书馆建设，知识存储实现不同载体知识的数字化，便于统计、查询、数据挖掘和智慧服务。由于知识的沉积性特点，采用大数据管理模式有助于海量、异构数据的并发操作和处理。
（2）知识传播。知识传播不仅能够服务在校学生，也同样能够服务于在线公众。智慧校园知识传播不仅要实现网页图文并茂的知识传播，也要根据不同专业领域特点制作音频、视频、幻灯等视听化电子资源，设计实现自动解惑、答疑的应用系统，建立实时文字、语音、影像互动的交流平台，实现全领域、全天候、多媒体的知识传播。
（3）知识创造。智慧校园要能够促进知识创新。云计算提供多种应用工具和平台，诸如大型计算、仿真、虚拟现实等。数据挖掘、数据融合、面向主题的数据集成等功能的自动实现，促进知识循环和知识的创新。
2.2状态监控系统
泛在感知的物理基础是前端感应器和数据终端。状态监控系统既要借助于感应器自动获取状态信息，也要利用终端设备和管理系统人工输入状态信息。状态监控主要以空间位置的监控为主导。
2.3业务管理系统
智慧校园的业务管理系统要突出体现数据的自动生成和处理、数据挖掘和辅助决策。业务管理系统主要包括学生管理系统、教工管理系统、校务管理系统、科研管理系统、教务管理系统、后勤管理系统、图书馆系统、档案馆系统、资产管理系统等。
2.4一卡通系统和云平台
一卡通是限于校园内使用的一种IC卡，是校园内部各类人员身份识别和验证的工具。一卡通整合了与身份认证相关的所有业务，相当于门禁通行证、图书借阅证、校内银行信用证、食堂饭卡和校园内的身份证。一卡通系统包括前端读卡器以及身份确认后开启的各类应用系统。云平台是智慧校园信息资源和信息服务的集成系统。云平台包括基于SPOADA模型的信息处理系统，同时提供全方位的网络支持、应用软件和大数据存储和处理的硬件设备。
参考文献
[1]（英国）马克斯・H・博伊索特.知识资产――在信息经济中赢得竞争优势[M].张群群译.上海：上海世纪出版集团，2005：24-80.